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金的生物预氧化工艺

http://www.momo35.com   来源:网络  日期:2018/05/11

  细菌浸矿工艺多种多样,根据菌液与矿石接触方式不同,大致可分为两大类:细菌堆浸和搅拌浸出。细菌堆浸是指通过重力和压力作用使菌液通过矿石堆的一种浸出方法,最典型的渗滤浸出就是细菌堆浸。细菌堆浸已广泛应用于低品位铜矿、铀矿的细菌浸出,在难处理金矿预处理中也已得到了应用。对于堆浸而言,它具有工艺简单、投资少、成本较低的特点。但是由于堆没温度过低,通常浸矿周期达数月,甚至数年。用于搅拌浸出的物料一般粒度非常细,并且浸出是在比较低的浓度条件下进行,这是因为在高浓度的矿浆中,微生物对于剪切效应更为敏感,容易出现细胞损伤,从而细菌生长状况不佳。然而搅拌的作用使被浸矿石与细菌浸矿剂充分混合,矿浆吸入更多的空气,从而使含有固、液、气的三相紊动系统充分接触,为细菌生长提供充足的氧气和二氧化碳,提高传质和浸出速率。相对于细菌堆浸来说,搅拌浸出的生产成本高(需要搅拌、加热、冷却及通气设备、耐酸的反应罐等),因此,它只适合于用来处理那些单位价格高的矿种,比如金矿。微生物预氧化处理硫化矿浸金工艺流程如图5-5所示。

  
  难处理浮选金精矿等高品位硫化矿生物预先氧化氰化浸出的工业应用中,高效反应器的构建是提高生产效率的关键。然而,国外发表的生物浸矿的论文中,有关反应器的论文不足6%,国内这方面的论文更加鲜见。目前难处理金精矿的生物浸出处理中,由于菌种的局限性,常温菌的反应温度最高为40~45℃,中温菌的反应温度也仅为50~60℃,要使硫化矿达到必要的氧化率(65%~95%),一般需要4~7天,而其他湿法冶金技术仅需数小时;另一方面,生物浸出时矿浆浓度也仅限于20%以下,造成设备的单位处理能力较小,因此,高品位硫化矿生物浸出技术欲在投产和生产成本上与其他湿法冶金方法相比而取得竞争优势,迫切需要解决过程工程问题,开发出高效生物浸出反应器,缩短浸出周期,提高矿浆浓度,降低生产成本。
  
  迄今为止,有关微生物冶金生物反应器的研究较少,一般实验室中应用最多的还是三角摇瓶,其次是柱式反应器及带或不带搅拌装置的槽式反应器,工业生产中常用带或不带搅拌装置的反应器,其工作容积一般在数百立方米左右,搅拌可以通过机械或空气达到。目前最常用的反应器有搅拌槽式反应器(STR)和气升式反应器(ALR),此外还有泡沫柱式反应器(BCR)、巴秋卡箱、低能耗反应器、转筒式生物反应器等针对生物浸出过程设计的新型反应器。
  
  (1)机械搅拌槽式反应器(STR)。机械搅拌槽式反应器是一种从化工过程套用的反应器。其螺旋桨起了最重要的作用,至少要求实现三大任务:固体颗粒的悬浮、空气与水相的混合和溶入水相、増大气相和水相的界面。在这些反应器中最初较普遍采用透平式螺旋桨,近来则使用曲形桨叶的轴向流动螺旋桨,因为达到同样搅拌水平时后者所需动力较低,产生的剪切力较小。搅拌槽式反应器虽然有长期的使用经验,但亦存在着一些明显的缺点,比如功率消耗大,加工困难,投资高,维修麻烦,搅拌剪切力大,对细胞生长损伤大,大型化后混合不均匀,传热面积不足,传质效率下降等。

  
  (2)气开式反应器。气升式反应器(ALR)原理:通过流体(气体、液体)的上升运动使固体颗粒维持在悬浮状态进行反应。反应器升流区气体、液体和悬浮的固体颗粒一起向上运动,在降流区,液相及固体颗粒向下流到反应器底部,升、降流区不同的气相含率产生的压差迫使降流区液相和固体颗粒流入升流区,由此形成反应器内气、液、固三相的循环流动,产生流态化效果,达到紊流状态。Fang用At.tTs6和Brettanomyces B65混合菌在单级气升式反应器(见图5-6)浸出活性污泥中的铬,维持反应温度为30℃,用3天的时间,浸出率就超过95%,但是气升式反应器的构造成本太大,并且处理量小,因此Mousavi等人建立了一种如图5-7所示的生物浸出工艺,用于浸出闪锌矿。具体工艺流程为:通过水浴槽维持At.f的生长温度28℃,然后通过恒流泵将细菌培养液从储存器里输入矿物填料柱中,在填料柱中浸出液和气体互相逆流,填料塔采用绝缘材料,防止矿物产生的热散失,从浸矿柱中流出的溶液再通过重力的作用,重新流入储存器里,如此循环。在28℃下,浸出120天,锌的浸出率达到72%。相对于气升式反应器,该工艺虽然增加了浸出周期,可是减少了矿物搅拌的成本消耗。但是由于没有对浸矿柱进行适当搅拌,当浸出液自上而下流过浸矿柱的时候,容易形成沟壑,限制了矿物与浸出液的充分接触,降低了浸出率。
  
  (3)膜生物反应器。膜生物反应器(MBR)是20世纪末发展起来的高新技术,它将膜分离技术和生物技术有机地结合在一起,具有传统工艺不可比拟的优点,成为近些年来生物技术领域研究的热点。膜生物反应器应用具有以下几个方面的优点:l)增大反应速率。在生物学中有许多反应是产物抑制型,即随着反应的进行,产物浓度提高,反应速率下降。采用膜生物反应器可在反应过程中移去产物,使产物浓度保持恒定,反应速率提高。2)提高反应转化率。膜生物反应器可使产物或副产物从反应区连续地分离出来,打理反应的平衡,从而可大大地提高反应转化率,增加产率或处理能力,过程能耗低,效率高。3)简化生产步骤。膜生物反应器使反应和分离在同一个步骤里完成,简化了生产步骤,减少了劳动量,提高了劳动效率。4)截留生物催化剂,使细胞或酶在高浓度下进行。5)减少了能耗,节约了成本。但是,在生物冶金领域,膜生物浸出反应器却鲜见报道,目前有报道利用膜生物浸出反应器浸出镍钼矿,镍和钼的浸出率高于相同条件下的柱浸。未来若能进一步加强这方面的研究,MBR必将在生物浸出领域大有作为。
 
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